ابتکار دانشمندان «ام‌آی‌تی» در شناسایی آسان کشنده‌ترین باکتری جهان

شیمی‌دانان دانشگاه «ام‌آی‌تی» راه جدیدی را برای شناسایی یک مولکول قندی پیچیده در دیواره‌های سلولی باکتری سل پیدا کرده‌اند.

کد خبر: ۸۰۰۵۱۳

تاریخ: ۱۷ ارديبهشت ۱۴۰۴ - ۰۲:۰۶

به گزارش ایران اکونومیست، تخمین زده می‌شود سل که به عنوان کشنده‌ترین بیماری جهان شناخته می‌شود، سالانه حدود ۱۰ میلیون نفر را آلوده می‌کند و جان بیش از یک میلیون نفر را می‌گیرد. پس از استقرار در ریه‌ها، دیواره سلولی ضخیم باکتری به آن کمک می‌کند تا با سیستم ایمنی میزبان وارد مبارزه شود.

به نقل از ام‌آی‌تی نیوز، بخش زیادی از دیواره سلولی از مولکول‌های قندی پیچیده‌ای به نام «گلیکان‌ها»(glycans) ساخته شده است اما هنوز به خوبی مشخص نیست که گلیکان‌ها چگونه به دفاع از باکتری‌ها کمک می‌کنند. یکی از دلایل این است که تاکنون راه آسانی برای برچسب‌گذاری آنها در سلول‌ها وجود نداشته است.

شیمی‌دانان دانشگاه «ام‌آی‌تی»(MIT) اکنون بر این مانع غلبه کرده‌اند و نشان داده‌اند که می‌توانند گلیکان موسوم به «ManLAM» را با استفاده از یک مولکول آلی برچسب‌گذاری کنند که با قندهای خاص حاوی گوگرد واکنش می‌دهد. این قندها تنها در سه گونه باکتریایی یافت می‌شوند که بدنام‌ترین و شایع‌ترین آنها «مایکوباکتریوم توبرکلوزیس»(Mycobacterium tuberculosis) باکتری عامل سل است.

پژوهشگران پس از برچسب‌گذاری گلیکان توانستند محل قرارگیری آن را در دیواره سلولی باکتری ببینند و بررسی کنند که در طول چند روز اول ابتلا به سل چه اتفاقی برای سلول‌های ایمنی میزبان رخ می‌دهد.

پژوهشگران اکنون امیدوارند از این رویکرد برای ارائه یک روش جدید استفاده کنند که بتواند گلیکان‌های مرتبط با سل را چه در کشت و چه در نمونه ادرار تشخیص دهد. این روش می‌تواند جایگزین ارزان‌تر و سریع‌تری برای روش‌های تشخیصی موجود باشد. روش‌های عکس‌برداری با اشعه ایکس از قفسه سینه و تشخیص مولکولی بسیار دقیق هستند اما در کشورهای در حال توسعه که میزان ابتلا به سل در آنها بالاست، همیشه در دسترس نیستند. در این کشورها، سل اغلب با کشت میکروب‌ها از نمونه خلط تشخیص داده می‌شود اما این آزمایش معمولا میزان بالایی از پاسخ منفی کاذب دارد و ارائه نمونه خلط برای برخی از بیماران به ویژه کودکان می‌تواند دشوار باشد. همچنین، این آزمایش به گذراندن هفته‌های زیادی برای رشد باکتری‌ها نیاز دارد و تشخیص را به تأخیر می‌اندازد.

«لورا کیسلینگ»(Laura Kiessling) استاد شیمی دانشگاه ام‌آی‌تی و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: گزینه‌های تشخیصی خوب زیادی وجود ندارد و برخی بیماران از جمله کودکان در ارائه نمونه‌هایی که قابل تجزیه و تحلیل باشند، مشکل دارند. انگیزه زیادی برای توسعه آزمایش‌های بسیار ساده و سریع وجود دارد.

گلیکان‌ها روی سطح بیشتر سلول‌ها یافت می‌شوند و در آنجا عملکردهای حیاتی مانند واسطه‌گری ارتباط بین سلول‌ها را انجام می‌دهند. در باکتری‌ها، گلیکان‌ها به میکروب‌ها کمک می‌کنند تا به سلول‌های میزبان وارد شوند و همچنین به نظر می‌رسد که با سیستم ایمنی میزبان ارتباط برقرار می‌کنند و در برخی موارد جلوی واکنش ایمنی را می‌گیرند.

گلیکان‌ها به سختی با هر نوع کاوشگری قابل برچسب‌گذاری هستند زیرا برخلاف پروتئین‌ها یا DNA، توالی‌ها یا واکنش‌پذیری‌های شیمیایی متمایزی ندارند که بتوان آنها را هدف قرار داد. برخلاف پروتئین‌ها، گلیکان‌ها از نظر ژنتیکی رمزگذاری نشده‌اند. بنابراین، سلول‌ها را نمی‌توان از نظر ژنتیکی طوری مهندسی کرد که قندهای برچسب‌گذاری‌شده با برچسب‌های فلورسنت مانند پروتئین فلورسنت سبز تولید کنند.

گلیکان‌ ManLAM در مایکوباکتریوم توبرکلوزیس حاوی یک قند نادر به نام «MTX» است که از نظر داشتن یک تیواتر - یک اتم گوگرد که بین دو اتم کربن قرار گرفته - غیرمعمول است. این گروه شیمیایی فرصتی را برای استفاده از یک برچسب مولکولی کوچک فراهم کرد که پیشتر برای برچسب‌گذاری «متیونین»(Methionine) - یک اسید آمینه حاوی یک گروه شیمیایی مشابه - توسعه داده شده بود. «استفانی اسملیانسکی»(Stephanie Smelyansky) از پژوهشگران این پروژه گفت: این اولین رویکردی است که به ما امکان می‌دهد تا به صورت انتخابی یک گلیکان خاص را مجسم کنیم.

این پژوهش در مجله «PNAS» به چاپ رسید.